MATLAB 中坐标轴的高级外观和行为

引言

MATLAB 依赖于坐标轴作为定义数据图表构造的主要组件。它们有一些基本元素。它们提供了一个坐标系，通过该坐标系可以定位点。此外，它们在定位和整理其他元素方面也很重要。了解如何在 MATLAB 中与坐标轴交互和修改坐标轴对于创建出色和专业的图表至关重要。

MATLAB 中的坐标轴对象指定了图形中可以显示数据的区域，例如比例和限制、标签和网格线。MATLAB 图形调用的结构表明每个图形始终至少有一个坐标轴对象，在上面绘制图形点和线、简单折线图以及更复杂的 3D 曲面。

数据可视化中坐标轴自定义的重要性

能够为视觉数据呈现定义不同的坐标轴至关重要。选择合适的坐标轴可以更容易地解释数据，并引导人们关注所呈现数据集的核心特征。例如

• 清晰度： 坐标轴、标题和刻度这些方面增强了对所呈现数据向观众传达内容的理解。
• 强调： 坐标轴的限制或比例类型的改变有助于突出数据中隐藏的内容。
• 一致性： 如果多个图表中的坐标轴样式一致，则可以提高整体演示和报告的质量。

坐标轴类型

1. 2D 坐标轴

• 最常见的 2D 坐标轴具有典型设计，适用于折线图、散点图和条形图等图表。
• 特别适用于说明时间序列数据、分组数据和二元数据。
• 它们应该能够设置 x 轴和 y 轴的限制，列出并设置网格线、标签和刻度线的样式。

图 1 2D 坐标轴

2. 3D 坐标轴

• 3D 坐标轴注释扩展了图形图表中可用的选项，使用户能够绘制 3D 数据点。
• 添加浅层和深层字段、边界、坐标轴、视点和弹出工具，以及在空间中旋转图片和改变照明条件的能力。

图 2 3D 坐标轴

3. 极坐标轴

• 极坐标轴支持极坐标绘图，极坐标是根据角度和距原点的距离定义点的坐标。
• 涉及方向数据的常见问题，例如风玫瑰图、相位图和天线辐射模式。
• 它特别支持径向和角度限制、刻度标签以及极坐标布局中网格的特定选项。

图 3 极坐标轴

4. 地理坐标轴

• 地理坐标轴旨在通过地理区域显示数据，允许使用经纬度坐标。
• 推荐用于地图或地理信息系统 (GIS) 数据以及任何具有地理关联的信息。
• 作为集成地图，可以自定义样式，包含用于显示地理数据（如标记、区域、线条、多边形等）的特征集。

图 4 地理坐标轴

基本坐标轴属性

1. 坐标轴限制

一组称为坐标轴限制的概念决定了数据点数组的哪一部分沿坐标轴显示在图中。所有这些限制都可以使用 MATLAB 提供的标准功能（包括 xlim、ylim 和 zlim）相对轻松地进行操作。

• 创建图表后，使用 `xlim`、`ylim` 和 `zlim` 分别指定 x 轴、y 轴和 Z 轴的范围。

示例

• 由于您手动设置了限制，因此您可以完全控制显示的数据量。

自动与手动坐标轴限制调整

• MATLAB 默认可以根据输入数据更改坐标轴比例。要返回自动缩放状态，请使用

• 如果您希望 MATLAB 选择变量的限制，自动缩放是有效的；如果您希望控制视图，手动缩放是有效的。

2. 坐标轴标签

坐标轴的标签使人们能够区分每个坐标轴中呈现的数据，以便快速阅读它们。

使用 `xlabel`、`ylabel` 和 `zlabel` 添加标签

• 可以使用 `xlabel`、`ylabel` 和 `zlabel` 为每个坐标轴添加标签。

示例

自定义标签外观（字体大小、颜色、旋转）

• 此外，可以通过设置字体大小、颜色和旋转来有效地设置坐标轴标签的样式。

示例

• 选项允许根据首选的格式外观和提高可读性进行更改。

3. 标题和副标题自定义

标题和副标题提供有关整个内容的信息，并使受众知道从特定作品中可以期待什么。

使用 `title` 和 `subtitle` 添加标题和副标题

• 使用标题将主标题插入到脚本的绘图行中。如果需要，MATLAB 还提供副标题以进行进一步描述。

示例

字体样式、大小和对齐选项

• 通过可用的字体、大小和对齐方式，根据需要设置标题格式。

示例

• 这些选项允许标题外观不同，使其演示专业且学术。

4. 刻度线和刻度标签

刻度线和刻度标签提供沿坐标轴的参考点，使查看者更容易解释数据值。

使用 `xticks`、`yticks` 和 `zticks` 控制刻度间隔和标签

• 借助 `xticks`、`yticks` 和 `zticks` 函数指示刻度的位置。

示例

• 当呈现按特定间隔或比例测量的数据时，这种级别的控制非常有用。

自定义刻度标签外观和格式

• 刻度标签使用样式来更好地理解可更改的属性，例如字体大小、角度和颜色。

示例

5. 网格和边框样式

这是因为网格和边框样式使图表结构更具逻辑性，并允许识别模式以及数据的边界。

使用 `grid on/off` 启用和自定义网格线

• 使用 `grid on` 和 `grid off` 命令在图表上切换网格线。
• 要更改主要网格线的外观和感觉，应使用 `GridColor` 属性，并且 `GridAlpha` 属性也可用。

示例

• 网格的存在有助于估计数据值，特别是对于大型数据集。

MATLAB 坐标轴中的高级外观自定义

1. 颜色和样式

通过处理 MATLAB 图形中使用的线条颜色和样式，格式化图表以实现或确保增强的可读性、专业性和当然的优质外观至关重要。各种图表中使用的颜色和样式有助于区分数据系列并使图表更易于理解。

更改坐标轴颜色和线条样式

坐标轴线条和图案的属性使其可以轻松更改坐标轴线条的颜色、图案、不透明度、虚线和边框，这些概念定义了坐标轴中条形图的网格线、刻度线和边框。

• 属性 `XColor`、`YColor` 和 `ZColor` 分别用于设置 x 轴线、y 轴线和 z 轴线的颜色。
• `GridColor` 和 `MinorGridColor` 属性分别用于着色主要和次要网格线，从而更容易区分图表中的区域。

示例

2. 字体和文本样式

坐标轴文本和字体属性用于确定图表的清晰度，主要用于准备演示文稿或报告。

自定义字体大小、颜色和样式

MATLAB 提供了对坐标轴、刻度线和标题标签字体进行修改的功能，以增强图表对所有受众的可视性和可读性。

• 使用 `FontSize` 可以更改字符大小。
• `FontWeight`：normal-bold 被分配为文本粗细的值。
• `FontName` 用于设置一种字体以用于设计统一性。

示例

3. 坐标轴背景和透明度

更改坐标轴的背景颜色和不透明度可以帮助图表在复杂图形中脱颖而出，或者在叠加图表时为图表增添美感。

使用 `Color` 属性设置坐标轴背景颜色

坐标轴的实用性可以通过使用属性名称 `Color` 来改变。这种自定义具有两个宝贵的理由：区分图表或将图表主题调整为演示文稿背景。

示例

调整透明度和分层选项

透明度可以通过两种方式控制，即借助 `Alpha` 属性分层颜色，或者通过设置绘制对象（如条形图和曲面）的表面透明度。

示例

MATLAB 中的坐标轴行为控制

1. 交互式控件

此外，MATLAB 还提供了几个集成交互式控件，可进一步在图形中进行数据交互。

• 平移： `pan` 功能允许将视图向右或向左或向上或向下平移坐标轴。要启用平移，请使用

工具栏中还有一些选项，可以使用平移按钮进行交互式体验。要禁用平移，请使用

• 缩放： 通过使用 `zoom` 函数，用户可以放大图表的某些部分。通过放大对象，当用户选择此功能时可以获得高度详细的信息，而缩小则可以获得对象或场景的整体视图。使用以下命令启用缩放

• 旋转： `rotate3d` 函数用于控制 3D 结构的旋转方面，可以在任何角度查看图表。这在数据为 3D 结构（例如建筑物）时特别有利。使用以下命令启用旋转

2. 纵横比和数据缩放

当在单个图表上比较具有不同单位或不同数量级的尺寸时，这一点非常重要，无论是通过图形还是图表。但是，通过使用 MATLAB 的 `axis` 命令，可以设置选项来修改这些变量。

• 控制坐标轴缩放： 在 FreeForm 中开发的命令令牌包括 `axis` 命令，该命令具有为坐标轴设置相等缩放的效果，这在绘制几何形状或比例时非常有用。例如

• 固定纵横比： 在某些情况下，需要固定纵横比以保持坐标轴之间的正确比例，然后可以设置精确值。这可以通过以下方式完成

3. 裁剪和数据限制

在裁剪和数据限制中，规定了整个图中需要显示在 X 和 Y 坐标轴限制内的部分。此功能对于绘制范围和模糊外围值非常有用。

• 设置数据裁剪属性： 裁剪限制了在坐标轴区域中显示的数据。MATLAB 还具有裁剪超出范围的数字的功能，但在这种情况下可以通过以下方式控制

• `DataAspectRatio` 和 `PlotBoxAspectRatio` 属性

DataAspectRatio： 根据可能的比例调节每个管道中数据单元的密度，以便表达数据的图表在不同比例下是准确的。例如

• PlotBoxAspectRatio： 描述绘图框的轮廓以及未来布局更改应使用哪种几何类型。这会更改绘图框在图形中扩展的纵横比。